综述：分子电子学中的 π-π 堆积超分子二聚体

本综述聚焦超分子电子学中 π-π 堆积超分子二聚体，探讨其作为精准模型解析非共价相互作用对电导率、量子干涉（QI）及光电子响应的调控机制，综述分子结内 π-π 作用研究进展，展望其在纳米电子器件中的应用潜力。

　　

在超分子电子学领域，π-π 堆积超分子二聚体作为一类重要的精准模型，正助力科研人员解码非共价相互作用对电导率、量子干涉（quantum interference, QI）和光电子响应的调控机制。

分子尺度 π-π 作用的研究进展

从早期对电导的探索到量子输运调制，研究者通过整合光学、机械和电学技术，在单（超）分子结中深入探究分子尺度的 π-π 相互作用。例如，扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope, STM）针尖操纵技术实现了对 π-π 二聚体电荷输运的精准调制：通过亚埃级机械控制改变堆积几何结构与电子耦合强度，可动态调节电导状态，揭示出超分子独特的量子输运机制，如通过空间电荷传输路径与 π-π 作用的相互影响。这种单分子平台不仅为解析 π-π 作用提供了新视角，也为探测超分子体系中更弱、更复杂的非共价相互作用奠定了范式。

π-π 堆积结在纳米电子学中的应用潜力

除基础机制研究外，π-π 堆积结在纳米电子器件领域展现出变革性潜力：

• 超分子开关与非易失性存储器：利用 π-π 作用的动态可调性，可设计具有多电导状态的开关器件，其可编程特性为构建高密度存储单元提供可能。
• 二极管、整流器与量子干涉器件：精准调控的电子耦合能诱导方向性电荷传输，实现整流功能；而量子干涉效应的引入则为开发新型量子逻辑元件开辟路径。
• 超分子晶体管：通过栅极调控 π-π 堆积结构的电子状态，可模拟传统晶体管的电流放大功能，兼具分子柔性与器件功能性。

从分子到电路的集成挑战与前景

将 π-π 堆积超分子体系与可扩展组装技术结合，有望弥合分子适应性与电路功能间的鸿沟。例如，通过自组装或定向组装策略，可将功能性超分子单元有序集成至宏观电路，利用协同 π 电子效应突破冯?诺依曼架构的局限性。这种基于非共价相互作用的器件设计，不仅赋予系统动态响应能力，还为开发低功耗、高容错的新一代电子器件提供了生物启发路径。

综上，π-π 堆积超分子二聚体的研究不仅深化了对非共价作用主导的量子输运规律的认知，更通过跨尺度集成策略，为分子电子学从基础研究迈向实际应用搭建了桥梁，其在智能器件、量子计算等领域的潜在价值值得持续关注。